水润滑橡胶轴承的设计研究

根据原单位的工程经验,综合了很多国内外水润滑橡胶轴承的研究情况,对水润滑橡胶轴承及其润滑机理进行了简单介绍和分析,提出了水润滑橡胶轴承的设计方法,指出了各结构参数对水润滑橡胶轴承磨损以及承载能力等的影响,为水润滑橡胶轴承的工程设计提供指导。     

水润滑橡胶轴承设计研究

对水润滑橡胶轴承及其润滑机理和工作特点进行了简单介绍，提出了水润滑橡胶轴承的设计及在设计中需注意的问题，提供了水润滑橡胶轴承的设计比压计算公式及确定轴承间隙的方法。     

具有混合槽结构的水润滑橡胶轴承弹流润滑特性

综合考虑水润滑橡胶轴承不同开槽结构的润滑特性,设计出一种具有混合槽结构的橡胶轴承。采用有限元法建立了水润滑橡胶轴承双向流固耦合模型,研究不同沟槽结构对橡胶衬层变形、水膜压应力分布以及流场速度分布的影响,结果表明,混合槽结构综合了U形、V形和T形槽结构的各方面优势,能够改善水润滑橡胶轴承的流体润滑特性。     

八纵向沟水润滑橡胶轴承润滑性能研究

水润滑橡胶轴承是水下最适宜的轴承之一,笔对潜水泵上常用的八纵向沟水润滑橡胶轴承,在水润滑条件下的润滑机理进行了实验研究,根据实验结果剖析了影响摩擦系数的主要因素及其影响规律,并据此提出了一组实用设计参数。     

水润滑橡胶轴承模压硫化成型尺寸精度控制研究

随着新材料、新工艺的不断出现,舰船推进系统对水润滑橡胶轴承尺寸精度和表面质量提出了越来越苛刻的技术要求。针对水润滑橡胶轴承精密硫化成型制造尺寸精度问题,分析了轴承硫化成型工艺,研究了模芯和轴承脱模前后的热变形规律,提出了一种水润滑橡胶轴承模压硫化精密成型模具设计方法。实验结果表明,利用该方法设计的模芯,通过精密模压硫化成型工艺,能够很好地控制水润滑橡胶轴承几何尺寸精度,避免二次磨削加工破坏轴承工作界面性能,为提高水润滑轴承产品质量和工作性能提供了新方法。     

基于ANSYS多物理场的水润滑轴承的数值分析

借助ANSYS多物理场求解器的流固耦合功能对六沟槽水润滑橡胶合金轴承进行2D数值模拟,得到了水润滑橡胶合金轴承润滑膜内的压力分布、速度分布及橡胶轴瓦的弹性变形状况,进而分析了水润滑橡胶合金轴承的润滑性能.结果表明:在载荷较大及中高速工况下,橡胶轴瓦的弹性变形会显著影响水膜膜厚分布及水润滑轴承的润滑性能.     

舰船水润滑橡胶尾轴承的结构设计

合理设计船舶尾管水润滑橡胶轴承的结构可以有效提高轴承摩擦学性能、承载能力,减小振动、延长服役时间。分析轴承长径比、摩擦面形状、水槽形式、橡胶层的厚度和硬度等结构要素对水润滑轴承的摩擦学性能及承载能力的影响,给出船舶尾管水润滑橡胶轴承结构设计中几个主要参数确定原则,为工程应用提供理论与技术支持。     

神经网络在水润滑橡胶合金轴承内衬材料配方设计中的应用

采用BP算法建立了水润滑橡胶合金轴承内衬材料配合剂和材料物化性能之间的神经网络预测模型,利用均匀设计、试验设计训练样本,并用Matlab对其进行了仿真。通过测试在不同配合剂含量下水润滑橡胶合金轴承内衬材料的物化性能,发现该模型能有效地反映配合剂含量对材料的物化性能的影响。     

水润滑橡胶轴承特性仿真与试验研究

为研究水润滑橡胶轴承特性,采用软件仿真与试验相结合的方法对轴承偏心率、摩擦因数、橡胶变形量、最小水膜厚度、长径比和水膜压力等参数及其与轴转速和载荷之间的关系进行深入探讨。应用Pro/E软件分别建立了轴承及其间隙的3D模型,并采用流固耦合方法及气穴模型在ANSYS和Fluent软件中对轴承动态特性进行模拟。为获得实际工况下的橡胶轴承径向截面全周连续水膜压力分布,研究轴承润滑状态,采用特殊的转轴设计,将压力传感器安装在轴端,并应用无线测试技术对水膜压力信号进行采集与传输。给出水润滑轴承试验台、转轴设计与传感器布置方案,最后应用无线测试系统对八纵向沟槽水润滑凹面橡胶轴承的水膜压力进行测试,并与仿真结果比较分析。研究结果表明,多沟槽凹面橡胶轴承不存在全周完全连续水膜,处于混合润滑状态;沟槽对水膜压力分布的影响较大;轴承某些板条上会出现水囊,形成明显的压力双峰;降低转速或者增加载荷都会增大橡胶变形量与轴承摩擦因数,引起轴与轴承接触。长径比越大,轴承越不容易与轴发生接触。     

温度变化对新型混合槽水润滑橡胶轴承润滑特性的影响

为研究新型混合槽水润滑橡胶轴承的润滑特性,采用有限元法建立了橡胶轴承的热流固耦合模型,在考虑不同进水温度和不同转速的条件下,分析了混合槽橡胶轴承与带有T形、V形沟槽的橡胶轴承在衬层变形、水膜压力、流场速度等方面的差异。结果表明:混合槽橡胶轴承能较好地适应水温的变化,解决了T形、V形沟槽橡胶轴承存在的衬层变形大、水膜压力较低的问题,并改善了单一槽型轴承承压区压力峰值急剧变化的问题;随着进水温度的升高,衬层变形量和水膜压力均减小,承载力下降,而且较高转速下承载力的下降趋势比低转速下更为明显;随着进水水温的升高,水的黏性系数持续降低,橡胶轴承的润滑状态变差,轴承润滑状态由混合润滑和弹流润滑状态过渡到完全混合润滑状态。     

水润滑橡胶轴承

对当前水润滑橡胶轴承的发展现状及存在的问题进行了深入剖析，并针对存在的问题进行了一些理论分析和实验研究工作。     

水润滑橡胶尾轴承模态影响因素分析

水润滑橡胶尾轴承由于其减振降噪的优良特性,在舰船中的应用越来越广泛,研究水润滑橡胶尾轴承的动态特性对其工作可靠性具有重要意义。采用有限元计算软件ANSYS对水润滑橡胶尾轴承及其内衬、衬套进行有限元模态分析,研究各种结构形式、不同材料属性对水润滑橡胶尾轴承动态特性的影响规律及其水平。研究表明,水润滑橡胶尾轴承各阶固有频率分布比较集中,其低阶模态主要受到内衬结构及其材料属性的影响,高阶模态主要受到衬套结构及其材料属性的影响。     

具备温度感知的船用智能水润滑尾轴承设计及性能验证

提出了一种船用智能水润滑尾轴承的创新设计方法,以此辅助船舶尾轴系统在苛刻环境下的运行状态监测与性能预测。基于微型嵌入式自供电监测系统和水润滑轴承结构与材料设计,实时采集与分析船舶航行中水润滑轴承的关键性能参数,实现其运行状态辨识、评估与寿命预测。以苛刻工况下轴承内部温度变化特性及其表征为例,利用CBZ-1摩擦磨损试验机进行智能水润滑尾轴承设计方案的可行性验证。试验结果表明,轴承内部温度可以很好地反映其润滑与工作状态,常温水润滑条件下,其初期升温速度为0.1~0.4 ℃/min、末期升温速度为0~0.01 ℃/min、平稳运行时温度为29~33 ℃,而在干摩擦条件下,以上三项数据分别为0.6~1.4 ℃/min、0.03~0.25 ℃/min、36~45 ℃。不同润滑状态下的巨大差异使得通过温度判断轴承润滑状态成为可能,温度监测的实现将大大提高水润滑轴承的可靠性。     

橡塑双层复合材料水润滑轴承流固耦合分析

橡塑双层复合材料水润滑轴承综合了橡胶阻尼性好和塑料摩擦性能好的特点，是一种极具发展潜力的新型水润滑轴承，然而其润滑承载机制尚不明确。采用流固耦合仿真方法研究该种轴承在不同载荷、轴瓦厚度和弹性模量下的轴瓦变形分布特点和规律。结果表明：轴瓦变形主要发生在橡胶层，橡胶层轴瓦变形影响塑料层轴瓦的形状，并使其整体发生移动；随载荷增大，轴瓦变形量增大，轴瓦刚度系数减小；随塑料层轴瓦厚度增大，轴瓦总变形量近似线性减小，轴瓦刚度系数增大；而塑料层轴瓦弹性模量的变化对轴瓦总变形和刚度系数影响相对较小。     

无轴泵喷推进器水润滑轴承间隙流水动力设计与试验

针对无轴泵喷轮毂布置式水润滑支撑/推力轴承的敞水自润滑结构,以桨叶做功后产生的高速高压流场为输入来设计轴承的润滑和冷却流动通道,形成一体化支撑/推力轴承的自循环润滑方案。鉴于桨叶水动力与轴承间隙流的耦合影响作用,提出了两者迭代的设计方法,建立了桨叶与轴承间隙水动力耦合计算模型,实现了无轴泵喷轴承间隙流量的定量计算与分析,完成了无轴泵喷推进器样机敞水试验和一体化水润滑轴承台架试验。在整个测试区间内,推力系数和轴承间隙流量计算值与测试值最大误差分别为6.2%和4.6%,验证了设计方法和计算模型的有效性与准确性。所提方法对无轴泵喷推进器水力性能的设计与优化具有重要的工程意义。     

基于多孔质节流器的水润滑动静压轴承的设计

针对水润滑轴承的特殊形式以及要求达到的技术指标,采用陶瓷多孔质材料作为节流器,并推导出水润滑形式下的相关节流参数。程序采用有限差分法求解各偏微分方程,得出不同形式水润滑轴承的承载能力、刚度和摩擦功率等性能参数;通过对相同轴承形式采用油润滑时的计算,给出了水、油两种润滑形式性能的对比;综合各性能指标,完成水润滑轴承形式的选择以及结构尺寸的设计。     

复合材料水润滑艉轴承结构设计研究

基于ANSYS CFX流固耦合数值计算方法,对水润滑复合材料艉轴承的润滑性能及结构设计开展研究,阐述了不同水槽结构、间隙比、长径比、直径等对轴承承载力以及水膜压力、轴承变形量、最小水膜厚度、轴承摩擦因数的影响规律。并利用水润滑轴承试验台研究了不同水槽结构对轴承启动摩擦转矩、转变速度以及摩擦因数的影响。研究表明,轴承摩擦因数、水膜最大压强、轴承最大变形随水槽数增多而增大;轴承承载力、最小水膜厚度随间隙比增大而减小,随长径比增大而增大。总结了直径为100~500 mm、长径比为2~3、间隙比为0.1%~0.2%的水润滑艉轴承承载力的变化规律,为水润滑艉轴承设计提供一定的理论依据。